DE60018584T2 - Einrichtung zur pumpverhütung - Google Patents
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Description
- Die vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen eine Vorrichtung zur Handhabung eines Gases wie Sauerstoff, der unter Hochdruck steht. Die vorliegende Erfindung betrifft ebenfalls ein Ventil zum Steuern der Sauerstoffströmung und ein System zur Hochdruckstoßreduzierung oder -verhinderung.
- Bekannte Hochdruck-Sauerstofffördersysteme werden mit einem Sauerstoffzylinder, einem Zylinderventil und einem Druckregler bereitgestellt. Der Sauerstoffzylinder kann in den Vereinigten Staaten bei einem Druck von zweitausendzweihundert Pound per Square Inch (psi: Maßeinheit des Druckes) oder mehr und in anderen Ländern bei einem Druck von über dreitausend psi mit reinem Sauerstoff beladen werden. Das Ventil ist an dem Zylinder befestigt, um die Sauerstoffströmung zum Regler zu stoppen. Der Druckregler ist ausgelegt, um den Behälterdruck auf unter zweihundert psi zu reduzieren. In den Vereinigten Staaten reduzieren die meisten Druckregler den Behälterdruck auf etwa fünfzig psi. Typische, europäische Druckregler reduzieren den Behälterdruck auf etwa sechzig psi.
- Wenn die Ventile in den bekannten Sauerstoffsystemen schnell geöffnet werden, können unerwünschte Hochdruckstöße auf den Druckregler angewendet werden. Auf dem Fachgebiet besteht ein Bedarf an der Verhinderung solcher Hochdruckstöße sowie der Erhöhungen der Temperatur des Gases, die zu dessen Entzündung führen können.
- Das Risiko, dass der Sauerstoffregler versagt, kann für tragbare Sauerstoffsysteme, die in widrigen Umgebungen und/oder von ungeübtem Personal benutzt werden, höher sein. Tragbare Sauerstoffsysteme werden zur Notfallsauerstoffversorgung an Unfallorten benutzt; für andere medizinische Notfälle wie Herzattacken; und zum Patiententransport. Hauspflegepatienten, die zur Sauerstofftherapie als Haupt sauerstoffquelle Sauerstoffkonzentratoren benutzen, müssen im Falle von Stromausfällen Notstromsauerstoffzylinder besitzen. Sauerstoffzylinder werden auch benutzt, um für Hauspflegepatienten die Beweglichkeit außerhalb des Hauses bereitzustellen. Auf dem Fachgebiet besteht ein Bedarf an einem Ventil, das in solchen tragbaren Systemen einfach benutzt werden kann und das das Auftreten von Hochdruckstößen reduziert oder beseitigt. Andere Verwendungen umfassen Krankenhäuser, in denen Sauerstoffzylinder zum Patiententransport benutzt werden. Sie werden auch als Notfallbereitschaftssysteme benutzt.
- Bekannte Stoßunterdrückungsvorrichtungen sind in US-Patentschriften Nr. 3,841,353 (Acomb), 2,367,662 (Baxter et al.) und 4,172,468 (Ruus) dargelegt. Diese Vorrichtungen weisen alle einen oder mehrere der folgenden Nachteile auf: relativ massive Kolben, die zu einer langsameren Reaktionszeit führen, relativ längliche Körper, komplizierte Konstruktionen, die zu erhöhten Kosten führen, oder Konstruktionen, die das Anordnen der Vorrichtungen an verschiedenen Stellen in existierenden Systemen verhindern.
- Acomb offenbart ein Anti-Druckstoß-Sauerstoffzylinderventil, in dem die Druckstoßunterdrückungsvorrichtung mit dem Zylinderventil integriert ist. Die Vorrichtung von Acomb erfordert zum Funktionieren eine Kraft, die einer Federkraft entgegensteht. In der Acomb-Vorrichtung wir die entgegengesetzte Kraft durch einen Schaft bereitgestellt, der mit dem Ventilgriffstück verbunden ist. Wenn die Entlüftungsöffnung verstopft wird, ermöglicht das Ventil außerdem keine Strömung und die Gaszufuhr ist nicht zur Benutzung verfügbar. In diesem Fall könnte der Benutzer denken, dass der Behälter leer ist, obwohl er voll ist, mit der Gefahr, die solch ein Missverständnis mit sich bringt.
- Baxter offenbart einen Druckstoßdämpfer für ein Schweißsystem. Baxter bezieht sich auf einen Kolben, der länglich ist und durch die Mitte eine Bohrung aufweist. Der längliche Kolben führt zu einem erhöhten Trägheitsmoment, das die Zeit erhöht, in der der Kolben auf einen Druckstoß reagiert. Die lange Bohrung führt zu notwendigerweise engeren Toleranzen zur Steuerung der Gasströmungsrate durch die Bohrung. Darüber hinaus führt die Anordnung der Feder, die an den länglichen Kolben angrenzt, zu einer relativ großen Vorrichtung.
- Ruus offenbart einen Druckstoßdämpfer für ein Sauerstoffregler-Versorgungssystem mit einem länglichen, zweiteiligen Kolben. Die längliche Konstruktion des Kolbens führt zu einem erhöhten Trägheitsmoment, das die Zeit erhöht, die der Kolben benötigt, um auf einen Druckstoß zu reagieren. Der zweiteilige Kolben führt zu erhöhter Komplexität und erhöhten Herstellungskosten. Außerdem wird, wenn der beschränkte Durchgang verstopft wird, keine Strömung ermöglicht und die Vorrichtung weist das gleiche Potential für Benutzerfehlinterpretationen auf wie die Acomb-Vorrichtung.
- Die britische Patentanmeldung Nr.
GB 973914 A - US-Patentschrift Nr. 4,615,354 betrifft eine Ventilsystem-Zeitsteuerungsvorrichtung für Rohre, die Flüssigkeit tragen und unter Druck betriebsfähig sind, um die Flüssigkeit zu steuern, und um so ein stromabwärts gerichtetes und ein stromaufwärts gerichtetes Flüssigkeitsrohr zu definieren. Das System umfasst einen ersten Verschluss oder Umleitverschluss, der mit einer Vorrichtung bereitgestellt wird, die die regulierende Strömungsrate einschränkt, um auf das stromabwärts gerichtete Flüssigkeitsrohr langsam Druck auszuüben, und einen zweiten Verschluss oder Betätigungs verschluss, der sich selbst betätigt, und ein Stellglied, das von der unter Druck stehenden Flüssigkeit betätigt wird und den Betätigungsverschluss öffnet, wenn ein Differenzialdruck zwischen den stromaufwärts und stromabwärts gerichteten Rohren verringert wird.
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DE 3537413 beschreibt eine Sicherheitssteuereinheit für Gasströmungen mit einem Element, das mit einem ersten und einem zweiten Sitz, mit einem Sicherheitsventil, das mit dem zweiten Ventilsitz verbunden ist, und mit einem Rohrelement konstruiert ist, das zwei Öffnungen aufweist, deren Mittelachse sich an einem Punkt mit einer Kugel überschneidet, die in dem Rohrelement angeordnet ist. Die Steuereinheit weist ferner einen Abluft- oder Auslassmechanismus auf, der mit dem ersten Sitz verbunden ist, mit einer Druck- oder Stößelstange, die sich nach unten durch den Auslassmechanismus erstreckt, mit einem Drehknopf, der auf der oberen Seite des Auslassmechanismus angeordnet ist, und mit einer Kappe, die durch ein Gewinde mit einem Hals des Drehknopfes an dem oberen Ende der Druckstange oder Stößelstange verbunden ist. - US-Patentschrift Nr. 1,833,653 offenbart ein Ventil, das einen Einlass und einen Auslass aufweist, in dem die Strömung zwischen dem Einlass und dem Auslass durch das Drehen eines Griffstücks gesteuert werden kann. Wenn andererseits gewünscht wird, die Strömung zwischen dem Einlass und dem Auslass für einen kurzen Zeitraum zu ermöglichen, kann das Ventil durch einfaches Herunterdrücken des Griffstücks betätigt werden.
- KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
- Die vorliegende Erfindung überwindet in hohem Maße die Unzulänglichkeiten des Standes der Technik durch Bereitstellen einer Vorrichtung, die einen ersten Strömungsweg aufweist, um Gas mit einer ersten Strömungsrate strömen zu lassen, einen zweiten Strömungsweg, um Gas mit einer höheren Strömungsrate strömen zu lassen, und ein Griffstück, das sich in eine erste Richtung bewegt, um einen ersten Strömungsweg zu öffnen und ein Öffnen des zweiten Strömungsweges zu ermöglichen, und sich in eine zweite Richtung bewegt, um den zweiten Strömungsweg zu öffnen. In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann die Vorrichtung ein Druckstoßverhinderungsventil sein.
- Gemäß eines Aspekts der Erfindung wird eine Vorrichtung nach Anspruch 1 bereitgestellt.
- Die vorliegende Erfindung betrifft ebenfalls ein Druckstoßverhinderungsventil wie ein Ventil zur Benutzung mit einem Hochdrucksauerstoffzylinder. Das Druckstoßverhinderungsventil kann ein Gehäuse mit einem Einlass und einem Auslass aufweisen. Eine Dichtungseinheit kann benutzt werden, um den Strömungsweg von dem Einlass zu dem Auslass zu verschließen, und ein Entlüftungsdurchgang kann in der Dichtungseinheit bereitgestellt werden. Das Ventil kann ebenfalls ein Stellglied zum Öffnen des Entlüftungsdurchgangs und zum Bewegen der Dichtungseinheit aufweisen, um den Hauptströmungsweg zu öffnen.
- Falls gewünscht, kann die Dichtungseinheit in das Gehäuse geschraubt werden. Bei dieser Konstruktion kann das Stellglied benutzt werden, um die Dichtungseinheit zum Ventilsitz hin- und vom Ventilsitz wegzuschrauben, um den Hauptströmungsweg zu verschließen und zu öffnen. Außerdem kann eine Ventilstange bereitgestellt werden, um das Verschließen des Entlüftungsdurchgangs bereitzustellen. Die Ventilstange kann verschiebbar in der Dichtungseinheit angeordnet sein.
- Gemäß eines anderen Aspekts der Erfindung wird ein Verfahren nach Anspruch 15 bereitgestellt.
- Gemäß einer anderen bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst ein Verfahren zum Öffnen des Ventils die Schritte: (1) Bewegen eines Griffstückknopfes innerhalb des Griffstücks in eine freigebende Richtung, um zu bewirken, dass Gas durch einen ersten Weg mit einer ersten Strömungsrate strömt; und dann (2) Bewegen des gesamten Griffstücks in eine zweite Richtung, um zu bewirken, dass Gas durch einen zweiten Weg mit einer viel höheren Strömungsrate strömt. Gemäß eines Aspekts der Erfindung kann die freigebende Richtung eine Axialrichtung und die zweite Richtung eine Drehrichtung sein.
- Diese und andere Aufgaben und Vorteile der Erfindung können am besten mit Bezug auf die folgende, detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung, die beigefügten Ansprüche und die hieran beigefügten Zeichnungen verstanden werden.
- KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist eine Seitenansicht eines Sauerstoffversorgungssystems, das gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung konstruiert ist. -
2 ist eine Querschnittssicht eines Druckstoßverhinderungsventils für das System aus1 , die entlang der Linie 2-2 von1 vorgenommen wurde. -
3 ist eine andere Querschnittssicht des Druckstoßverhinderungsventils aus2 , in einer nachfolgenden Betätigungsstufe. -
4 ist noch eine andere Querschnittssicht des Druckstoßverhinderungsventils aus2 , in einer noch anderen Betätigungsstufe. -
5 ist eine Querschnittssicht eines Druckstoßverhinderungsventils, das gemäß einer anderen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung konstruiert ist. -
6 ist eine erweiterte Sicht eines unteren Abschnitts des Druckstoßverhinderungsventils aus5 . -
7 ist eine andere Querschnittssicht des Druckstoßverhinderungsventils aus5 , in einer nachfolgenden Betätigungsstufe. -
8 ist eine noch andere Querschnittssicht des Druckstoßverhinderungsventils aus5 , in einer noch anderen Betätigungsstufe. - DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
- Bezüglich der Zeichnungen, in denen ähnliche Elemente durch ähnliche Bezugsnummern gekennzeichnet sind, wird in
1 ein Sauerstoffversorgungssystem10 dargestellt, das gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung konstruiert ist. Eine detaillierte Beschreibung des dargestellten Systems10 wird unten bereitgestellt. - Bezüglich
1 umfasst das Sauerstoffversorgungssystem10 einen Druckregler12 , eine Leitung14 , um den Sauerstoff von dem Druckregler12 zu einem Patienten (nicht dargestellt) strömen zu lassen, eine Sauerstoffquelle16 und ein Ventil20 , um zu verhindern, dass Sauerstoff aus der Quelle16 strömt. Die Quelle16 kann zum Beispiel ein Sauerstoffzylinder sein. Wie unten noch detaillierter beschrieben werden wird, kann das Ventil20 angeordnet sein, um zu verhindern, dass ein Hochdruckstoß in dem Druckregler12 auftritt, wenn das Ventil20 geöffnet wird. Außer für Sauerstoff kann die vorliegende Erfindung benutzt werden, um Lachgas und andere konzentrierte, oxidierende Mittel zu handhaben. Die vorliegende Erfindung kann auch in einem System benutzt werden, das kein medizinisches System ist. Zum Beispiel kann die vorliegende Erfindung für Sauerstoffschweißgeräte verwendet werden. - Bezüglich
2 umfasst das Ventil20 ein Gehäuse22 , das einen Einlass24 und einen Auslass26 aufweist. Der Einlass24 kann mit einer Sauerstoffquelle16 verbunden sein. Der Auslass26 kann mit einem Druckregler12 verbunden sein. Darüber hinaus umfasst das Ventil20 eine Dichtungseinheit28 , eine Ventilstange30 und eine Stellgliedeinheit32 . Die Dichtungseinheit28 kann zum Dichten gegen einen Ventilsitz36 ein ringförmiges, elastomeres Dichtungspad34 aufweisen. Ein Durchgang kann bereitgestellt werden, um Sauerstoff zu ermöglichen, durch das Pad34 und in einen ersten Umleitraum38 innerhalb der Dichtungseinheit28 zu strömen. Die Dichtungseinheit28 kann auch einen zweiten Umleitraum40 und einen Entlüftungsdurchgang42 aufweisen. - Das obere Ende
44 der Ventilstange30 ist innerhalb der Stellgliedeinheit32 befestigt. Der untere Abschnitt der Ventilstange30 ist verschiebbar in dem zweiten Umleitraum40 angeordnet. Die Ventilstange30 kann einen Abschnitt46 mit reduziertem Durchmesser und ein kegelförmiges, unteres Ende48 aufweisen. Abgesehen von dem Abschnitt46 mit reduziertem Durchmesser und dem unteren Ende48 kann der Rest der Ventilstange30 einen runden Querschnitt mit einem im Wesentlichen konstanten Durchmesser aufweisen. Die Querschnittskonfiguration der Ventilstange30 ist so, dass eine obere Öffnung50 des ersten Umleitraums38 von dem unteren Ende48 der Stange30 in der in2 dargestellten Stellung abgedichtet wird. - Wie weiter unten detailliert beschrieben werden wird, kann die Ventilstange
30 nach unten und durch die Dichtungseinheit28 in die in3 dargestellte Stellung bewegt werden. Die Querschnittsfläche des Abschnitts46 mit reduziertem Durchmesser ist kleiner als die der oberen Öffnung50 . Folglich kann Sauerstoff durch die obere Öffnung50 strömen, wenn sich die Ventilstange30 in der Stellung aus3 befindet. - Die Dichtungseinheit
28 ist mit dem Gehäuse22 durch ein geeignetes Gewinde62 verbunden. Das Gewinde62 ist so angeordnet, dass das Drehen der Dichtungseinheit28 bezüglich des Gehäuses22 in eine erste Richtung das Dichtungspad34 in einen Dichtungseingriff mit dem Ventilsitz36 bewegt. Das Drehen der Dichtungseinheit28 in die entgegengesetzte Richtung bewirkt, dass sich das Dichtungspad34 von dem Ventilsitz36 weg in die in4 dargestellte Stellung bewegt. In der Offenstellung kann der Sauerstoff durch den Ventilsitz36 um die Dichtungseinheit28 herum in die Richtung des Pfeils64 und in den Auslass26 strömen. Ein O-Ring66 oder eine andere geeignete Dichtung kann zwischen der Dichtungseinheit28 und dem Gehäuse22 bereitgestellt werden, um zu verhindern, dass Sauerstoff um die Dichtungseinheit28 herum über den Auslass26 strömt. - Die Stellgliedeinheit
32 weist eine Kolbeneinheit70 , ein Griffstück72 , das an der Kolbeneinheit70 fixiert ist, und eine Abdeckung74 auf. Die Kolbeneinheit70 kann sich in der Abdeckung74 drehen, wie weiter unten beschrieben werden wird. Die Kolbeneinheit70 wird durch eine Schraubenfeder76 nach oben vorgespannt (weg von der Dichtungseinheit28 ). Die Abdeckung74 kann, falls gewünscht, in das Gehäuse22 geschraubt werden. - Eine Drehmomenteinheit wird durch die Öffnungen
78 ,80 gebildet, die in der Kolbeneinheit70 gebildet sind, und durch die Stifte82 ,84 , die bezüglich der Dichtungseinheit28 befestigt sind. Wie in3 dargestellt können die Stifte82 ,84 innerhalb der Öffnungen78 ,80 aufgenommen werden, wenn die Kolbeneinheit70 gegen die Vorspannung der Feder76 nach unten gedrückt wird. Wenn die Stifte82 ,84 in die Öffnungen78 ,80 aufgenommen werden, kann eine Drehmoment, das auf das Griffstück72 angewendet wird, auf die Dichtungseinheit28 übertragen werden. Folglich kann ein Drehmoment manuell auf das Griffstück72 in eine erste Richtung angewendet werden, um zu bewirken, dass sich die Dichtungseinheit28 weiter herunter in das Gehäuse22 bewegt, um das Dichtungspad34 in die abgedichtete Stellung zu drücken, die in2 dargestellt ist. Außerdem kann ein Drehmoment in die entgegengesetzte Richtung angewendet werden, um das Dichtungspad34 von dem Ventilsitz36 in die Offenstellung, die in4 dargestellt ist, wegzuschrauben. - Die vorliegende Erfindung ist auf die spezifischen Merkmale und Geräteausstattungen des Druckstoßverhinderungsventils
20 beschränkt, die hierin beschrieben und dargestellt werden. Die Drehmomenteinheit wird durch Öffnungen in der Dichtungseinheit28 und durch Stifte gebildet, die an der Kolbeneinheit70 fixiert sind. - Folglich wird das Ventil
20 in der Stellung, die in2 dargestellt ist, geschlossen. In der Schließstellung kann Sauerstoff nicht zwischen dem Dichtungspad34 und dem Ventilsitz36 strömen. Außerdem dichtet die Ventilstange30 die obere Öffnung50 des ersten Umleitraums38 in der geschlossenen Stellung ab, so dass Sauerstoff nicht in den zweiten Umleitraum40 strömen kann. Ein geeigneter O-Ring88 kann bereitgestellt werden, um, falls gewünscht, eine gasdichte Dichtung gegen die Ventilstange30 in der oberen Öffnung50 zu bilden. - Das Ventil
20 ist in der Stellung offen, die in4 dargestellt ist. Wie oben erwähnt, kann Sauerstoff in der Offenstellung durch den Ventilsitz36 , um die Dichtungseinheit28 herum in die Richtung des Pfeils64 und durch den Ventilauslass26 strömen. Um das Ventil20 von der Schließstellung in die Offenstellung zu bewegen, drückt der Benutzer zunächst manuell das Griffstück72 gegen die Vor spannung der Feder76 herunter, bis die Stifte82 ,84 in den Öffnungen78 ,80 angeordnet sind. Das Herunterdrücken des Griffstücks72 bewirkt, dass sich die Kolbeneinheit70 axial zur Dichtungseinheit28 bewegt. Dann wendet der Benutzer ein Drehmoment auf das Griffstück72 in einer öffnenden Drehrichtung an, um die Dichtungseinheit28 von dem Ventilsitz36 wegzuschrauben. Das Drehmoment wird durch die Kolbeneinheit70 und durch die Drehmomenteinheit78 –84 übertragen, um die geschraubte Dichtungseinheit28 zu drehen. In der dargestellten Anordnung kann die Dichtungseinheit28 nicht von dem Griffstück72 gedreht werden, außer wenn die Drehmomenteinheit78 –84 in Eingriff steht, wobei sich die. Feder76 in der zusammengedrückten Stellung befindet, die in3 dargestellt ist. Die Drehmomenteinheit78 –84 wird in Eingriff gebracht, um die Drehung der Dichtungseinheit28 zu ermöglichen. - Das Herunterdrücken des Griffstücks
72 , um die Drehmomenteinheit78 –84 in Eingriff zu bringen, bewirkt, dass sich der Abschnitt46 mit reduziertem Durchmesser der Ventilstange30 in die obere Öffnung50 des ersten Umleitraums38 bewegt. Wenn sich der Abschnitt46 mit reduziertem Durchmesser in der oberen Öffnung50 befindet, kann Sauerstoff in den zweiten Umleitraum40 und durch den Entlüftungsdurchgang42 strömen. Sauerstoff kann beginnen, durch die obere Öffnung50 zu strömen, während sich das Griffstück72 nach unten bewegt, bevor die Drehmomenteinheit78 –84 voll in Eingriff gebracht wird. In der dargestellten Anordnung muss das Griffstück72 in die mittlere Stellung aus3 bewegt werden, bevor die Dichtungseinheit28 von dem Ventilsitz36 hochgeschraubt werden kann. Das Öffnen des Ventils20 erfordert einen zweistufigen, aufeinander folgenden Drück- und dann Drehvorgang, der sehr dem zweistufigen Vorgang ähnelt, der erforderlich ist, um Sicherheitskappen auf Medizinflaschen zu öffnen. Wenn der Benutzer nicht auf das Griffstück72 herunterdrückt, dreht sich die Kolbeneinheit70 lediglich in der Abdeckung74 , ohne die Dichtungseinheit28 in Eingriff zu bringen. - Folglich ermöglicht das dargestellte Ventil
20 , dass Sauerstoff in den Auslass26 durch den Entlüftungsdurchgang42 entlüftet wird, bevor das Dichtungspad34 von dem Ventilsitz36 wegbewegt wird. Die geringe Sauerstoffmenge, die während des kurzen Zeitraums, der nötig ist, um die Drehmomenteinheit78 –84 in Eingriff zu bringen, durch den beschränkten Durchgang42 entlüftet wird, ist ausreichend, um zu verhindern, dass sich ein Hochdruckstoß in dem System10 entwickelt, wenn das Ventil20 nachfolgend geöffnet wird. Auf diese Weise kann der Regler12 (1 ) mit einer relativ langsamen, gesteuerten Rate gefüllt werden, bevor eine volle Strömung von Hochdrucksauerstoff durch das Ventil20 strömen kann. Die Sauerstoffströmungsrate durch den Ventilsitz36 in der Ventiloffenstellung (4 ) kann viel größer sein als die Strömungsrate durch den Entlüftungsdurchgang42 in der mittleren Stellung, die in3 dargestellt ist. - In dem bevorzugten Betriebsverfahren drückt der Benutzer zunächst auf das Griffstück
72 , bis sich der Druck in dem Ventil20 stabilisiert. Dies öffnet den ersten Strömungsweg38 und ermöglicht, dass Sauerstoff mit einer reduzierten Rate strömt. Die Zeit, die vergeht, um das Griffstück72 herunterzudrücken, um das Öffnen des Ventils20 zu ermöglichen, kann für die gewünschte, stufenweise Druckbeaufschlagung des Reglers12 ausreichend sein. Die Fähigkeit des Ventils20 , in der verfügbaren Zeit genügend Sauerstoff in den Auslass26 zu entlüften, kann zum Beispiel durch Auswählen einer geeigneten Querschnittsfläche für den Entlüftungsdurchgang42 gesteuert werden. Der Entlüftungsdurchgang42 kann, falls gewünscht, durch Bohren der gewünschten Öffnung in die Dichtungseinheit28 gebildet werden. Größere und kleinere Bohrungen können größere und kleinere Entlüftungsdurchgänge bilden. - Wenn der Benutzer beabsichtigt, das bevorzugte Betriebsverfahren zu umgehen, oder wenn der erste Umleitraum
38 oder Entlüftungsdurchgang42 verstopfen sollten, gibt es immer noch einen zusätzlichen Sicherheitsfaktor, so lange der Benutzer das Griffstück72 langsam dreht. Folglich kann der Benutzer unterwiesen werden, das Griffstück72 langsam zu. drehen. Wenn solche Unterweisungen bezüglich des Drehens des Griffstücks72 angemessen befolgt werden, kann das Ventil20 immer noch einen Hochdruckstoß in dem Regler12 verhindern, sogar ohne die Hilfe des Umleitraums38 oder des Entlüftungsdurchgangs42 . - In der Offenstellung, die in
4 dargestellt ist, bewegt sich im Wesentlichen der gesamte Sauerstoff, der durch das Ventil20 strömt, in die Richtung des Pfeils64 und nicht durch den Entlüftungsdurchgang42 . Folglich neigt der Entlüftungsdurchgang42 nicht dazu, von kleinen, verschmutzenden Partikeln verstopft zu werden, die in der Gasströmung schweben. Wenn der Entlüftungsdurchgang42 verstopft wird, kann das Ventil20 noch immer betätigt werden, so dass Sauerstoff immer noch zu der beabsichtigten Betriebsvorrichtung geliefert wird. - Um das Ventil
20 zu verschließen, drückt der Benutzer das Griffstück72 gegen die Vorspannung der Feder76 herunter, um die Drehmomenteinheit78 –84 in Eingriff zu bringen. Während dann die Feder76 zusammengedrückt wird, dreht der Benutzer das Griffstück72 manuell, um die Dichtungseinheit28 zurück in den Dichtungskontakt mit dem Ventilsitz36 zu schrauben. Dann wird der Druck nach unten auf das Griffstück72 freigegeben, so dass die Feder76 das Ende48 der Ventilstange30 zurück in eine abgedichtete Stellung in der oberen Öffnung50 des ersten Umleitraums38 zieht. -
5 veranschaulicht ein Ventil100 , das gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kon struiert worden ist und das ein Gehäuse130 umfasst, das einen Einlass140 und einen Auslass114 aufweist. Der Einlass140 kann mit der Sauerstoffquelle16 verbunden sein. Der Auslass114 kann mit einem Druckregler12 verbunden sein. Darüber hinaus umfasst das Ventil100 eine Dichtungseinheit124 , eine Ventilstange106 und eine Stellgliedeinheit142 . Die Dichtungseinheit124 kann ein ringförmiges, elastomeres Dichtungspad144 aufweisen, um gegen einen Ventilsitz146 abzudichten. Ein erster Umleitraum138 wird bereitgestellt, um zu ermöglichen, dass Sauerstoff durch das Pad144 zur Dichtungseinheit124 strömt. Die Dichtungseinheit124 weist ebenfalls einen Entlüftungsdurchgang118 auf. - Das obere Ende
160 der Ventilstange106 ist in einem Griffstückknopf104 fixiert. Der untere Abschnitt der Ventilstange106 ist in dem zweiten Umleitraum116 und einem Ventilraum162 verschiebbar angeordnet. Die Ventilstange106 kann einen Abschnitt110 mit reduziertem Durchmesser und ein kegelförmiges, unteres Ende132 aufweisen. Abgesehen. von dem Abschnitt110 mit reduziertem Durchmesser und dem unteren Ende132 kann der Rest der Ventilstange106 einen runden Querschnitt mit einem im Wesentlichen konstanten Durchmesser aufweisen. Die Querschnittskonfiguration der Ventilstange106 ist so, dass der O-Ring136 des ersten Umleitraums138 den zweiten Umleitraum116 von dem ersten Umleitraum138 durch das untere Ende132 der Stange136 in der Stellung, die in5 dargestellt ist, abdichtet. Wie in6 dargestellt, können der O-Ring136 und das untere Ende132 der Ventilstange106 die einzigen Komponenten sein, die die Dichtung204 zwischen dem ersten Umleitraum138 und dem zweiten Umleitraum116 bilden. Darüber hinaus wird ein kontinuierlicher Durchgang202 zwischen dem ersten Umleitraum138 und der freiliegenden, unteren Fläche des O-Rings136 bereitgestellt, ungeachtet der Anordnung der Ventilstange106 . Auf diese Weise kann Gas durch die obere Öffnung164 strömen. In dem veranschaulichten System dient die obere Öffnung164 als eine Sicherungsplatte, die verhindert, dass der O-Ring136 in die Öffnung128 geblasen wird, falls jemand versucht, die Gasquelle16 zu füllen, ohne zuerst das Ventil100 zu öffnen. - Wie unten detaillierter beschrieben werden wird, kann die Ventilstange
106 nach unten und durch die Dichtungseinheit124 in die Stellung bewegt werden, die in7 dargestellt ist. In der Stellung aus7 wird der Abschnitt110 mit reduziertem Durchmesser in dem ersten und dem zweiten Umleitraum138 ,116 angeordnet. Die Querschnittsfläche des Abschnitts110 mit reduziertem Durchmesser ist kleiner als die des ersten und des zweiten Umleitraums138 ,116 . Folglich kann Sauerstoff durch den ersten und den zweiten Umleitraum138 ,116 strömen, wenn sich die Ventilstange106 in der Stellung aus7 befindet. - Die Dichtungseinheit
124 ist mit dem Gehäuse130 durch ein geeignetes Gewinde126 verbunden. Das Gewinde126 ist so angeordnet, dass das Drehen der Dichtungseinheit124 bezüglich des Gehäuses130 in eine erste Richtung das Dichtungspad144 in einen Dichtungseingriff mit dem Ventilsitz146 bewegt. Das Drehen der Dichtungseinheit124 in die entgegengesetzte Richtung bewirkt, dass sich das Dichtungspad144 von dem Ventilsitz146 in die Offenstellung wegbewegt, die in8 dargestellt ist. In der Offenstellung kann Sauerstoff durch den Ventilsitz146 um die Dichtungseinheit124 herum in die Richtung des Pfeils170 und in den Auslass114 strömen. - Die Stellgliedeinheit
142 weist einen Griffstückknopf104 , ein Griffstück102 , das den Griffstückknopf104 umgibt, eine Buchsenstruktur112 und eine Griffstückabdeckung154 auf. Der Griffstückknopf104 und die Buchsenstruktur112 sind nach oben (weg von der Dichtungseinheit124 ) durch eine Schraubenfeder108 vorgespannt. Die Abdeckung154 kann, falls gewünscht, in das Gehäuse130 geschraubt werden. - Eine Drehmomenteinheit wird durch Stifte
120 ,156 gebildet, die in dem Griffstück152 gebildet sind, und durch Stifte122 ,158 , die bezüglich der Dichtungseinheit zusammen mit der Buchsenstruktur112 fixiert sind. Wie in7 dargestellt, können die vier Stifte122 ,158 ,120 ,156 von der Buchsenstruktur112 aufgenommen werden, wenn der Griffstückknopf104 gegen die Vorspannung der Feder108 heruntergedrückt wird. In der Stellung aus7 bewirkt die Buchsenstruktur112 , dass sich die Stifte122 ,158 ,120 ,156 als eine Einheit bewegen. Aus diesem Grund kann ein Drehmoment, das auf das Griffstück102 angewendet wird, auf die Dichtungseinheit124 übertragen werden. Auf diese Weise kann das Drehmoment manuell auf das Griffstück102 in eine erste Richtung angewendet werden, um zu bewirken, dass sich die Dichtungseinheit129 weiter nach unten in das Gehäuse130 bewegt, um das Dichtungspad144 in die abgedichtete Stellung zu drücken, die in7 dargestellt ist. Darüber hinaus kann ein Drehmoment in die entgegengesetzte Richtung angewendet werden, um das Dichtungspad144 von dem Ventilsitz146 in die Offenstellung wegzuschrauben, die in8 dargestellt ist. - Das Ventil
100 ist in der Stellung, die in5 dargestellt ist, verschlossen. In der Schließstellung kann kein Sauerstoff zwischen dem Dichtungspad144 und dem Ventilsitz146 strömen. Außerdem dichten in der Schließstellung der O-Ring136 und die Ventilstange106 den ersten Umleitraum138 ab, so dass kein Sauerstoff in den zweiten Umleitraum116 strömen kann. Wie oben erwähnt, kann ein geeigneter O-Ring136 bereitgestellt werden, um, falls gewünscht, eine gasdichte Dichtung gegen die Ventilstange106 in der oberen Öffnung164 zu bilden. - Das Ventil
100 ist in der Stellung geöffnet, die in8 dargestellt ist. Wie oben erwähnt, kann Sauerstoff in der Offenstellung durch den Ventilsitz146 um die Dichtungseinheit124 herum in die Richtung des Pfeils170 und durch den Ventilauslass114 strömen. Um das Ventil100 aus der Schließstellung in die Offenstellung zu bewegen, drückt der Benutzer zunächst manuell den Griffstückknopf104 gegen die Vorspannung der Feder108 herunter. Da die Buchsenstruktur112 mit der Ventilstange106 integriert ist, bewegt sich auch die Buchsenstruktur112 gegen die Vorspannung der Feder108 in die umschließende Stellung herunter. Die Buchsenstruktur112 kann bezüglich der Ventilstange106 zum Beispiel durch eine Presspassung oder einen Klebstoff fixiert werden. - Das Herunterdrücken des Griffstückknopfes
104 bewirkt, dass sich die Ventilstange106 axial zu der Dichtungseinheit124 bewegt, und bewirkt, dass die Stifte122 ,158 ,120 ,156 in der Buchsenstruktur112 in Eingriff gebracht werden. Dann wendet der Benutzer in einer öffnenden Drehrichtung ein Drehmoment auf das Griffstück102 an, um die Dichtungseinheit124 von dem Ventilsitz146 wegzuschrauben. Das Drehmoment wird durch das Griffstück102 und durch die Drehmomenteinheit112 ,120 ,122 ,156 ,158 übertragen, um die geschraubte Dichtungseinheit124 zu drehen. In der dargestellten Anordnung kann die Dichtungseinheit124 nicht durch das Griffstück gedreht werden, es sei denn, dass die Drehmomenteinheit112 ,120 ,122 ,156 ,158 mit der Feder in der zusammengedrückten Stellung, die in7 dargestellt ist, in Eingriff steht. Die Drehmomenteinheit112 ,120 ,122 ,156 ,158 wird in Eingriff gebracht, um die Drehung der Dichtungseinheit124 zu ermöglichen. Wie in den Zeichnungen dargestellt, kann der Griffstückknopf104 als Teil des Griffstücks102 ausgebildet sein, und der Knopf104 kann zweckdienlich angeordnet sein, um von dem Daumen der Hand, die das Griffstück102 umfasst, betätigt zu werden. - Das Herunterdrücken des Griffstückknopfes
104 , um die Drehmomenteinheit112 ,120 ,122 ,156 ,158 in Eingriff zu bringen, bewirkt, dass sich der Abschnitt110 mit reduziertem Durchmesser der Ventilstange106 in die obere Öffnung164 des ersten Umleitraums138 bewegt. Wenn sich der Abschnitt110 mit reduziertem Durchmesser in der oberen Öffnung164 befindet, kann Sauerstoff in den zweiten Umleitraum116 und durch den Entlüftungsdurchgang118 strömen. Sauerstoff kann beginnen, durch die obere Öffnung64 zu strömen, während sich der Griffstückknopf104 nach unten bewegt, bevor die Drehmomenteinheit112 ,120 ,122 ,156 ,158 voll in Eingriff gebracht. wird. In der dargestellten Anordnung muss der Griffstückknopf104 in die mittlere Stellung aus7 bewegt werden, bevor die Dichtungseinheit124 von dem Ventilsitz138 hochgeschraubt werden kann. Das Öffnen des Ventils100 erfordert einen zweistufigen, aufeinander folgenden Drück- und dann Drehvorgang. Wenn der Benutzer den Griffstückknopf104 nicht herunterdrückt, dreht sich das Griffstück102 lediglich in der Abdeckung154 , ohne die Dichtungseinheit124 in Eingriff zu bringen. - Folglich ermöglicht das dargestellte Ventil
100 , dass Sauerstoff in den Auslass114 durch den Entlüftungsdurchgang118 entlüftet wird, bevor das Dichtungspad144 von dem Ventilsitz146 wegbewegt wird. Die geringe Sauerstoffmenge, die während des kurzen Zeitraums, der nötig ist, um die Drehmomenteinheit112 ,120 ,122 ,156 ,158 in Eingriff zu bringen, durch den beschränkten Durchgang118 entlüftet wird, kann ausreichend sein, um zu verhindern, dass sich ein Hochdruckstoß in dem System10 entwickelt, wenn das Ventil100 nachfolgend geöffnet wird. Auf diese Weise kann der Regler12 (1 ) mit einer relativ langsamen, gesteuerten Rate gefüllt werden, bevor eine volle Strömung von Hochdrucksauerstoff durch das Ventil100 ermöglicht wird. Die Sauerstoffströmungsrate durch den Ventilsitz146 in der Ventiloffenstellung (8 ) kann viel größer sein als die Strömungsrate durch den Entlüftungsdurchgang118 in der mittleren Stellung, die in7 dargestellt ist. - In dem bevorzugten Vorgangsverfahren drückt der Benutzer den Griffstückknopf
104 , bis sich der Druck in dem Ventil100 stabilisiert. Die Zeit, die nötig ist, um den Griffstückknopf104 herunterzudrücken, um das Öffnen des Ventils100 zu ermöglichen, kann für den gewünschten, schrittweisen Druckaufbau des Reglers12 ausreichen. Die Fähigkeit des Ventils100 , in der verfügbaren Zeit genügend Sauerstoff in den Auslass114 zu entlüften, kann zum Beispiel durch Auswählen einer geeigneten Querschnittsfläche für den Entlüftungsdurchgang118 gesteuert werden. - In der Offenstellung, die in
8 dargestellt ist, strömt im Wesentlichen der ganze Sauerstoff, der durch das Ventil100 strömt, in die Richtung des Pfeils170 und nicht durch den Entlüftungsdurchgang118 . Folglich neigt der Entlüftungsdurchgang118 nicht dazu, durch kleine, verschmutzende Partikel verstopft zu werden, die in der Gasströmung schweben. Wenn der Entlüftungsdurchgang118 verstopft ist, kann das Ventil100 immer noch betätigt werden, so dass Sauerstoff immer noch zu der beabsichtigten Betriebsvorrichtung geliefert wird. - Um das Ventil
100 zu verschließen, kann der Benutzer das Griffstück102 umfassen und gleichzeitig den Griffstückknopf104 gegen die Vorspannung der Feder108 herunterdrücken, um die Drehmomenteinheit112 ,120 ,122 ,156 ,158 in Eingriff zu bringen. Während dann die Feder108 zusammengedrückt wird, dreht der Benutzer das Griffstück102 manuell, um die Dichtungseinheit124 zurück in den Dichtungskontakt mit dem Ventilsitz146 zu bewegen. Dann wird eine Druck nach unten auf den Griffstückknopf104 freigegeben, so dass die Feder108 das Ende132 der Ventilstange106 zurück in eine abgedichtete Stellung mit dem O-Ring136 in der oberen Öffnung164 des ersten Umleitraums138 zieht.
Claims (22)
- Vorrichtung (
10 ) zur Handhabung von unter Druck stehendem Sauerstoff, wobei die Vorrichtung umfasst: – einen ersten Strömungsweg (38 ), um Gas mit einer ersten Strömungsrate durch die Vorrichtung strömen zu lassen, – einen zweiten Strömungsweg (40 ), um Gas mit einer zweiten Strömungsrate durch die Vorrichtung strömen zu lassen, wobei die zweite Strömungsrate höher als die erste Strömungsrate ist, und – ein Griffstück (72 ), das dafür ausgelegt ist, sich in eine erste Richtung, um den ersten Strömungsweg zu öffnen und ein Öffnen des zweiten Strömungsweges zu ermöglichen, und in eine zweite Richtung zu bewegen, was nur nach der Bewegung in die erste Richtung möglich ist, um den zweiten Strömungsweg zu öffnen, wobei sich die zweite Richtung von der ersten Richtung unterscheidet, dadurch gekennzeichnet, dass die Bewegung des Griffstückes in die zweite Richtung auch eine Bewegung des Griffstückes in eine dritte Richtung bewirkt, wobei die dritte Richtung der ersten Richtung entgegengesetzt ist. - Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die erste Richtung eine Axialrichtung ist.
- Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei die zweite Richtung eine Drehrichtung ist.
- Vorrichtung nach Anspruch 3, die ferner eine Feder (
76 ) zum Vorspannen des Griffstückes in die dritte Richtung umfasst. - Vorrichtung nach Anspruch 4, die ferner eine in Eingriff bringbare Drehmomenteinheit (
78 –84 ) zum Übertragen eines Drehmoments vom Griffstück umfasst, um den zweiten Strömungsweg zu öffnen. - Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Griffstück einen Knopf (
104 ), der sich in die erste Richtung bewegt, und ein Griffelement (112 ) umfasst, das sich in die zweite Richtung bewegt. - Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, die ferner ein Druckstoßverhinderungsventil (
20 ) umfasst, mit: – einem Gehäuse (22 ), das einen Einlass (24 ) und einen Auslass (26 ) aufweist, wobei sich der zweite Strömungsweg (40 ) vom Einlass zum Auslass erstreckt, – einer Dichtungseinheit (28 ) zum Verschließen des zweiten Strömungsweges, wobei die Dichtungseinheit den ersten Strömungsweg (38 ) umfasst, – dem Griffstück (72 ), das ein Stellglied zum Öffnen des ersten Strömungswegs und zum anschließenden Bewegen der Dichtungseinheit bildet, um den zweiten Strömungsweg zu öffnen. - Vorrichtung nach Anspruch 7, die ferner ein Gewinde (
62 ) zum Verbinden der Dichtungseinheit mit dem Gehäuse umfasst. - Vorrichtung nach Anspruch 8, wobei das Gehäuse einen Ventilsitz (
36 ) umfasst und wobei das Stellglied dafür ausgelegt ist, die Dichtungseinheit vom Ventilsitz wegzuschrauben, um den zweiten Strömungsweg zu öffnen. - Vorrichtung nach Anspruch 9, die ferner eine Ventilstange. (
30 ) zum Verschließen des ersten Strömungsweges umfasst, wobei die Ventilstange verschiebbar in der Dichtungseinheit angeordnet ist. - Vorrichtung nach Anspruch 10, wobei die in Eingriff bringbare Drehmomenteinheit (
78 –84 ) vom Stellglied zur Dichtungseinheit ein Drehmoment überträgt, um die Dichtungseinheit in Bezug auf das Gehäuse zu drehen, wobei sich die Drehmomenteinheit im Gehäuse befindet. - Vorrichtung nach Anspruch 11, wobei die in Eingriff bringbare Drehmomenteinheit Stifte (
82 ,84 ) und Öffnungen (78 ,80 ) zum Aufnehmen der Stifte umfasst. - Vorrichtung nach Anspruch 11, wobei die Feder (
76 ) die Drehmomenteinheit in eine Außereingriffsstellung vorspannt. - Vorrichtung nach Anspruch 13, wobei das Stellglied eine Abdeckung (
154 ) umfasst und wobei das Griffstück verschiebbar und drehbar in der Abdeckung gehalten wird und die Abdeckung in Bezug auf das Gehäuse fixiert ist. - Verfahren zum Betätigen eines Druckstoßverhinderungsventils (
20 ), wobei das Verfahren die Schritte umfasst: – Bewegen wenigstens eines Abschnitts eines Griffstückes (72 ) linear durch das Ventil hindurch, wobei bewirkt wird, dass sich ein Ventilelement in eine erste Richtung bewegt, um zu bewirken, dass Sauerstoff mit einer ersten Strömungsrate durch einen ersten Weg (38 ) strömt, und – anschließendes Bewegen des Griffstückes, wenn die lineare Bewegung durchgeführt worden ist, um einen Drehmomenteingriff zu bewirken, der es dem Griffstück ermöglicht, sich in eine zweite nicht-lineare Richtung zu bewegen, wobei die zweite Richtung außerdem die Bewegung des Griffstückes in eine dritte Richtung bewirkt, wobei die dritte Richtung der ersten Richtung entgegengesetzt ist, und dadurch zu bewirken, dass Sauerstoff mit einer zweiten Strömungsrate durch einen zweiten Weg (40 ) strömt, wobei die zweite Strömungsrate höher als die erste Strömungsrate ist. - Verfahren nach Anspruch 15, wobei der Schritt des Bewegens des Griffstückes den Schritt des Drehens des Griffstückes in eine Offenstellung umfasst.
- Verfahren nach Anspruch 15, das ferner den Schritt des Drückens wenigstens eines Abschnitts des Griffstückes in Axialrichtung aus einer ersten Axialstellung in eine zweite Axialstellung gegen die Vorspannung einer Feder (
76 ) umfasst. - Verfahren nach Anspruch 17, wobei der Schritt des Drehens des Griffstückes in eine Offenstellung durch Bringen des Griffstückes in die zweite Axialstellung ermöglicht wird.
- Verfahren nach Anspruch 18, das ferner den Schritt des Drehens einer mit einem Gewinde versehenen Dichtungseinheit (
28 ) in eine Schließstellung umfasst, um den zweiten Weg zu verschließen. - Verfahren nach Anspruch 19, wobei sich der erste Weg in der Dichtungseinheit befindet und wobei der Schritt des Drückens des Griffstückes in Axialrichtung bewirkt, dass sich eine Ventilstange (
30 ) in der Dichtungseinheit verschiebt, um den ersten Weg zu öffnen. - Verfahren nach Anspruch 15, das ferner den Schritt des Bewirkens umfasst, dass Sauerstoff mit einer zweiten Strömungsrate durch einen Druckregler (
12 ) und dann zu einer Betriebseinrichtung strömt. - Verfahren nach Anspruch 21, wobei die Betriebseinrichtung eine Gesichtsmaske für einen Patienten ist und die Gesichtsmaske wirkmäßig mit dem Druckregler verbunden ist.
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